CN103060017A - 用于煤气洗涤塔的组合式螺旋塔盘、煤气净化装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于煤气洗涤塔的圆周式螺旋塔盘，煤气净化装置及其应用。该圆周式螺旋塔盘(10)包括：喷雾柱入口管道(202)，设置在煤气洗涤塔(1，2)上部一侧并与煤气洗涤塔(1，2)塔壁(12，22)基本上垂直，喷雾柱入口管道(202)进一步包括延伸出煤气洗涤塔(1，2)塔壁外侧的喷雾柱入口(204)；喷雾柱(206)，与喷雾柱入口管道(202)在煤气洗涤塔(1，2)的大致中心处基本上垂直连接，并在喷雾柱(206)的四周均匀分布有多个喷雾孔(208)；及螺旋塔盘主体(102)，螺旋塔盘主体(102)的内侧由其下端边缘(104)起始环绕喷雾柱(206)的外侧向上盘旋设置，其外侧与煤气洗涤塔(1，2)的内壁(12，22)接合。
Description
技术领域
本发明总体涉及属于煤气化技术领域，具体涉及一种用于煤气高效洗涤净化工艺的组合式螺旋塔盘、包括其的煤气净化装置及其应用，尤其以煤、石油焦、生物质、可燃工业废弃物为原料的加压气化生产的煤气的净化工艺及装置及其应用。
背景技术
以煤、石油焦、生物质、可燃工业废弃物为原料的加压气化煤气中，除了含有CO和H2等有效成分外，还含有CO2、H2O、H2S、COS、CH4、N2、Ar、NH3、HCN、HCl、HCOOH以及灰渣等组分，前期净化的目的是脱除其中的NH3、HCN、HCl、HCOOH以及灰渣等，以供民用和进一步变换、脱除CO2、H2O、H2S、COS、CH4以及深度加工。尤其对于煤炭较为丰富、石油相对短缺的地区和国家，为提供氢源和煤气、推进煤直接液化与间接液化产业、发展整体煤气化联合循环(IGCC)发电，煤气的前期净化脱除其中的NH3、HCN、HCl、HCOOH以及灰渣将显得更为重要。
中国专利申请第94117093.4号中提出了一种由德士古发展公司发明的“锐孔或文丘里洗涤器，后面跟一种气液洗涤柱”的煤气净化系统。实践表明，锐孔或文丘里洗涤器容易发生堵塞或结垢；即使没有发生堵塞，煤气经过锐孔或文丘里洗涤器也会产生0.3MPa左右的压力降，造成了能量损失，增加了操作费用；该专利申请中的气液洗涤柱常常发生带水现象，影响下游工序如变换的正常运作。
中国专利申请第01112700.7号中提出，煤气先在稀释器中和水混合，接着进入旋风分离器中将大部分含灰渣水分离，然后进入洗涤塔(为常规分离塔，包括填料塔或板式塔，板式塔中优选泡罩塔)洗涤。在该工艺中，旋风分离器只是将煤气中的大部分大颗粒的灰渣分离，因此依然有一部分大颗粒灰渣和大量的细颗粒的煤灰尘粒被高速煤气吹入到洗涤塔中。如果是填料塔或泡罩塔，其紧密的堆垛结构或泡罩上的隙缝会造成大量煤灰尘粒在填料或泡罩上黏附沉积最后导致堵塞，煤气在填料或泡罩中的气流分布将不再均匀，影响了洗涤效果，反过来又加重了堵塞，不利于长期稳定生产运行；如果是普通的板式塔，则对于细微的尘粒无法达到良好的洗涤除尘效果。
中国专利申请第200810018399.0号提出如下的洗涤工艺：洗涤塔循环泵将来自洗涤塔黑水储槽的一部分黑水打入文丘里洗涤器内与来自界外的粗煤气进行混合，然后进入分离器；在分离器内粗煤气经由分离器煤气进口进入下降管，粗煤气中的大部分灰渣等进入液相向下流动，粗煤气向上流动，再经过旋流板进行进一步除水除尘；之后从分离器煤气出口出去的经一级洗涤后的煤气，通过洗涤塔的洗涤塔煤气进口进入洗涤塔下部的水浴而向上流动，在洗涤塔上部设置若干级塔盘中与从洗涤塔黑水内循环进口送入的来自洗涤水循环泵的一部分黑水和通过补充水入口加入的工艺补水，逆流接触进行洗涤，然后向上通过洗涤塔上部的折流板除沫器除去煤气中的雾沫，经过洗涤塔二级洗涤净化后的煤气通过洗涤塔的洗涤塔煤气出口送入后续变换工序，洗涤塔产生的黑水通过洗涤塔黑水出口排入黑水处理系统。在该工艺中，文丘里洗涤器在生产运行的初期能够有良好的洗涤效果，但经过一段时间以后，文丘里洗涤器往往发生堵塞或结构，其喷头也逐渐磨损严重，从而大大地影响其雾化效果和洗涤效果以及后面洗涤塔的洗涤效果，而且文丘里洗涤器往往造成压降大能耗高；另外，在洗涤塔上部设置若干级塔盘，一级洗涤净化煤气与洗涤塔塔底黑水(通过洗涤水循环泵传输)逆流接触进行洗涤，因为洗涤塔底部黑水比较脏，这种洗涤方式往往会使高速煤气夹带含有杂质的黑水雾沫通过除沫器，这样，一级洗涤净化煤气不但没有得到进一步洗涤，长时间往往还导致除沫器积灰堵塞；最后，单纯的塔盘洗涤对于煤气中的较细颗粒的除尘效果有限。所以此工艺随着生产运行时间的增加，无法达到需要的洗涤除尘效果。
本发明摒弃了造成易堵塞、易磨损、易结垢和压降大的文丘里洗涤器，设计了一种包括雾化装置、旋风分离器、气体均布器和喷雾螺旋式塔盘等新设备的新工艺，目的在于提供一种设备造价低、脱除NH3、HCN、HCl、HCOOH和灰渣粉尘效率高，克服现有技术所存在的压降大、能耗高、易堵塞、细微尘粒脱除率低和工作周期短等问题的煤气净化设备。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于煤气洗涤塔的圆周式螺旋塔盘，以克服目前技术所采用的文丘里洗涤器所存在的易堵塞、易磨损、易结垢和压降大的问题，从而实现设备造价低、脱除NH3、HCN、HCl、HCOOH和灰渣粉尘效率高，克服现有技术所存在的压降大、能耗高、易堵塞、细微尘粒脱除率低和工作周期短等缺陷。
因此，在一个方面，本发明提供了一种用于煤气洗涤塔的圆周式螺旋塔盘，其特征在于，包括：
喷雾柱入口管道，设置在煤气洗涤塔上部一侧并与煤气洗涤塔的塔壁基本上垂直，喷雾柱入口管道进一步包括延伸出煤气洗涤塔塔壁外侧的喷雾柱入口；
喷雾柱，其与喷雾柱入口管道在煤气洗涤塔的大致中心处基本上垂直连接，并且在喷雾柱的四周均匀分布有多个喷雾孔；以及
螺旋塔盘主体，螺旋塔盘主体的内侧由其下端边缘起始环绕喷雾柱的外侧向上盘旋设置，其外侧与煤气洗涤塔的内壁接合。
优选地，其中喷雾柱的多个喷雾孔的直径为0.2～10mm。更优选，喷雾孔的直径为2～8mm。进一步优选，喷雾孔的直径为3～6mm。最优选，喷雾孔的直径为3～5mm。
优选地，其中螺旋塔盘主体的下端将喷雾柱的下端封闭。
优选地，其中喷雾柱向下延伸超过螺旋塔盘主体的下端，并在喷雾柱向下延伸超过螺旋塔盘主体下端的侧壁和下端底面上均设置有多个喷雾孔。
优选地，本发明的圆周式螺旋塔盘，进一步包括：
液相分布器，在螺旋塔盘主体的下方环绕喷雾柱设置，所述液相分布器与煤气洗涤塔的内壁设置有一定间隔；以及
圆周式组合泡罩塔板，设置在液相分布器下方并环绕喷雾柱；
其中，喷雾柱向下延伸穿过液相分布器与所述圆周式组合泡罩塔板的中心部一段距离，并且在液相分布器与所述圆周式组合泡罩塔板之间的喷雾柱未设置喷雾孔，而喷雾柱向下延伸穿过圆周式组合泡罩塔板中心部的一段喷雾柱均匀设置有多个喷雾孔。
优选地，其中液相分布器进一步包括：
环形液相分配盘，环绕喷雾柱设置，为呈一定宽度的环形凹槽；
多个导液槽，均匀设置在环形液相分配盘的外侧，其侧壁高于环形液相分配盘的侧壁并与环形液相分配盘液体连通；以及
多个布液口，分别设置于多个导液槽的每一个远离环形液相分配盘的一端，并与煤气洗涤塔的内壁之间具有一定间隙。
优选地，其中多个导液槽与多个布液口分别设置为四个、六个或八个，多个布液口设置为喇叭形。
优选地，其中圆周式组合泡罩塔板进一步包括：
降液通道，围绕喷雾柱设置，并与喷雾柱之间具有间隙；
多个圆型泡罩，均匀设置在降液通道的外围；以及
至少两层弧形泡罩，围绕多个圆型泡罩设置，至少两层弧形泡罩的每一层为均匀间隔开的环形，且至少两层弧形泡罩的相邻层的弧形泡罩交错设置；
其中，多个圆型泡罩与至少两层弧形泡罩内均设置有升气孔，且至少两层弧形泡罩的泡罩上均匀设置有多个排气孔。
优选地，其中至少两层弧形泡罩为三层弧形泡罩，且至少两层弧形泡罩的每一层的弧形泡罩为四个、六个或八个，相应地，至少两层弧形泡罩的相邻两层弧形泡罩之间分别错开大约45°、30°或22.5°。当然，每一层的弧形泡罩也可以根据需要均匀设置为其他数目的弧形泡罩，相邻的两层弧形泡罩之间也分别交错开设置即可。
优选地，其中多个布液口的每一个对应设置在圆周式组合泡罩塔板的至少两层弧形泡罩的最外层弧形泡罩的每一段大致中间位置的正上方，导液槽、布液口和最外层弧形泡罩的数目相同。
在另一方面，本发明提供了一种用于煤气净化的装置，其特征在于，包括：初级煤气洗涤塔和次级煤气洗涤塔，其中初级煤气洗涤塔中设置有以上描述的螺旋塔盘主体的下端将喷雾柱的下端封闭的圆周式螺旋塔盘和位于圆周式螺旋塔盘下方的至少一层喷淋器，并且其中至少一层喷淋器对称设置有多个喷淋器，而次级煤气洗涤塔中设置有喷雾柱向下延伸超过螺旋塔盘主体的下端，并在喷雾柱的下端封闭的圆周式螺旋塔盘。优选地，初级洗涤塔内部设置的螺旋塔盘主体的下方分层设置两层灰水雾化液喷淋器，每层可均匀对称分布有四个、六个、八个喷淋器，使得灰水雾化液滴从每一喷淋器喷出，对煤气进行增湿除尘。
优选地，本发明的用于煤气净化的装置，进一步包括：
一级旋风分离器，设置有粗煤气进口、煤气出口、黑水出口706和洗涤水入口；以及
二级旋风分离器，设置煤气进口、煤气出口、灰水出口和洗涤水入口；
其中，一级旋风分离器的煤气出口连接至初级煤气洗涤塔的下降管的入口，而二级旋风分离器的入口与初级煤气洗涤塔的煤气出口连接，二级旋风分离器的煤气出口连接至次级煤气洗涤塔的初除尘煤气入口管的入口。
更优选地，次级净化塔在喷雾柱入口管道的上方设置有多层固阀塔盘，在所述多层固阀塔盘的上方设置有组合式除沫器。
更优选地，组合式除沫器由凹型导流式丝网除沫器和板翅式雾沫夹带分离器构成。
在第三方面，本发明提供了一种本发明的圆周式螺旋塔盘在以煤、石油焦、生物质、和/或可燃工业废弃物为原料的加压气化生产的煤气的净化中的应用。
在第四方面，本发明提供了一种本发明的用于煤气净化的装置在以煤、石油焦、生物质、和/或可燃工业废弃物为原料的加压气化生产的煤气的净化中的应用。
附图说明
图1a是示出了根据本发明的一种实施方式的螺旋塔盘的纵剖示意图；
图1b是示出了根据本发明的另一种实施方式的螺旋塔盘的纵剖示意图；
图1c是示出了图1a的根据本发明的实施方式并包括液相分布器和圆周式组合泡罩塔板的螺旋塔盘的纵剖示意图；
图2a是示出了根据本发明的一种实施方式的沿E-E线的液相分布器的俯视图；
图2b是示出了根据本发明的一种实施方式的液相分布器的纵剖图；
图2c从上至下依次示出了根据本发明的一种实施方式的液相分布器的纵剖图、沿E-E线的俯视图、以及液相分布器的纵剖流道示意图；
图3a是示出了根据本发明的一种实施方式的圆周式组合泡罩塔板沿F-F线的俯视图；
图3b是示出了根据本发明的一种实施方式的圆周式组合泡罩塔板的弧形泡罩的正视图；
图4是示出了根据本发明的一种实施方式的次级煤气洗涤塔的纵剖示意图；以及
图5是示出了根据本发明的一种实施方式的煤气净化装置的纵剖示意图。
具体实施方式
以下提供了本发明的具体实施方式。本领域技术人员应该理解其中实施方式仅是为了说明的目的，不应被视为以任何方式限制由权利要求所限定的本发明的范围。
因此，在一个具体实施方式中，本发明提供了一种用于煤气高效洗涤净化工艺的组合式螺旋塔盘。
一个具体实施方式中，本发明提供了一种用于煤气洗涤塔1，2的圆周式螺旋塔盘10，其特征在于，包括：
喷雾柱入口管道202，设置在煤气洗涤塔1，2上部一侧并与煤气洗涤塔1，2的塔壁12，22基本上垂直，喷雾柱入口管道202进一步包括延伸出煤气洗涤塔1，2塔壁外侧的喷雾柱入口204；
喷雾柱206，其与所述喷雾柱入口管道202在所述煤气洗涤塔1，2的大致中心处基本上垂直连接，并且在喷雾柱206的四周均匀分布有多个喷雾孔208；以及
螺旋塔盘主体102，在螺旋塔盘主体102的内侧由其下端边缘104起始环绕喷雾柱206的外侧向上盘旋设置，其外侧与煤气洗涤塔1，2的内壁12，22接合。
在一优选实施方式中，其中喷雾柱206的多个喷雾孔208的直径为0.2～10mm。更优选，喷雾柱206的多个喷雾孔208的直径为2～8mm。进一步优选地，喷雾柱206的多个喷雾孔208的直径为3～6mm，最好为3-5mm。
在另一优选实施方式中，其中螺旋塔盘主体102的下端将喷雾柱206的下端封闭。
在又一优选实施方式中，其中喷雾柱206向下延伸超过螺旋塔盘主体102的下端，并在喷雾柱206的下端向下延伸超过所述螺旋塔盘主体102下端的侧壁和下端底面上设置有多个喷雾孔。
在一更优选实施方式中，本发明的圆周式螺旋塔盘10，进一步包括：
液相分布器30，在螺旋塔盘主体102的下方环绕喷雾柱206设置，液相分布器30与煤气洗涤塔2的内壁22设置有一定间隔；以及
圆周式组合泡罩塔板50，设置在液相分布器30下方并环绕喷雾柱206；
其中，喷雾柱206向下延伸穿过液相分布器30与圆周式组合泡罩塔板50的中心部一段距离，并且在液相分布器30与圆周式组合泡罩塔板50之间的喷雾柱206未设置喷雾孔，而喷雾柱206向下延伸穿过圆周式组合泡罩塔板50中心部的一段喷雾柱的侧面和下端底面都均匀设置有多个喷雾孔208。
在一更优选实施方式中，其中液相分布器30进一步包括：
环形液相分配盘302，环绕喷雾柱206设置，为呈一定宽度的环形凹槽；
多个导液槽304，均匀设置在环形液相分配盘302的外侧，其侧壁即垂直壁305高于环形液相分配盘302的侧壁即垂直壁308并与环形液相分配盘302液体连通；以及
多个布液口306，分别设置于多个导液槽304的每一个远离环形液相分配盘302的一端，并与煤气洗涤塔1，2的内壁12，22之间具有一定间隙。
在一更优选实施方式中，其中多个导液槽304与多个布液口306分别设置为四个、六个或八个，多个布液口306设置为喇叭形，具有凸缘307。
在一更优选实施方式中，其中圆周式组合泡罩塔板50进一步包括：
降液通道502，围绕喷雾柱206设置，并与喷雾柱206之间具有间隙；
多个圆型泡罩504，均匀设置在降液通道502的外围；以及
至少两层弧形泡罩506，围绕多个圆型泡罩504设置，至少两层弧形泡罩506的每一层为均匀间隔开的环形，且至少两层弧形泡罩506的相邻层的弧形泡罩506交错设置；
其中，多个圆型泡罩504与至少两层弧形泡罩506内均设置有升气孔508，且至少两层弧形泡罩506的泡罩上均匀设置有多个排气孔510。
在一更优选实施方式中，其中至少两层弧形泡罩506为三层弧形泡罩506，且至少两层弧形泡罩506的每一层的弧形泡罩为四个、六个或八个，相应地，至少两层弧形泡罩506的相邻两层弧形泡罩506之间分别错开大约45°、30°或22.5°。当然，每一层的弧形泡罩也可以根据需要均匀设置为其他数目的弧形泡罩，相邻的两层弧形泡罩之间也分别交错开设置即可。
在一更优选实施方式中，其中多个布液口306的每一个对应设置在圆周式组合泡罩塔板50的至少两层弧形泡罩506的最外层弧形泡罩的每一段大致中间位置的正上方，导液槽304、布液口306和最外层弧形泡罩的数目相同。这样洗涤水落到弧形泡罩的外沿后即可沿着弧形泡罩两侧向着两段弧形泡罩之间的间隔处流动，之后洗涤水在由两段弧形泡罩之间的间隔处流向下一层弧形泡罩的中间位置，从而延长洗涤水的流程。
在本发明另一实施方式中，提供了一种用于煤气净化的装置1000，其特征在于，包括：初级煤气洗涤塔1和次级煤气洗涤塔2，其中初级煤气洗涤塔1中设置有以上所描述的螺旋塔盘主体102的下端将喷雾柱206的下端封闭的圆周式螺旋塔盘10和位于圆周式螺旋塔盘10下方的至少一层喷淋器13，并且其中至少一层喷淋器13对称设置有多个喷淋器，而次级煤气洗涤塔2中设置有喷雾柱206向下延伸超过螺旋塔盘主体102的下端、并在向下延伸超过螺旋塔盘主体102下端的喷雾柱206侧面和下端底面上都均匀设置有多个喷雾孔208的圆周式螺旋塔盘10。
在一优选实施方式中，初级洗涤塔1内部设置的螺旋塔盘主体102的下方分层设置两层灰水雾化液喷淋器13，每层可均匀对称分布有四个、六个、八个喷淋器，使得灰水雾化液滴从每一喷淋器喷出，对煤气进行增湿除尘。
在一优选实施方式中，本发明的用于煤气净化的装置1000，进一步包括：
一级旋风分离器7，设置有粗煤气进口702、煤气出口704、黑水出口706和洗涤水入口708；以及
二级旋风分离器9，设置有煤气进口902，煤气出口904、灰水出口906和洗涤水入口908；
其中，一级旋风分离器7的煤气出口704连接至初级煤气洗涤塔1的下降管16的入口，而二级旋风分离器9的煤气进口902与初级煤气洗涤塔1的煤气出口110连接，二级旋风分离器9的煤气出口904连接至次级煤气洗涤塔2的初除尘煤气入口管26的入口262。
在一更优选实施方式中，次级净化塔2在喷雾柱入口管道202的上方设置有多层固阀塔盘225，在多层固阀塔盘225的上方设置有组合式除沫器290。
在一更优选实施方式中，组合式除沫器290由凹型导流式丝网除沫器292和板翅式雾沫夹带分离器294构成。
以下参照附图对本发明的用于煤气洗涤塔的圆周式螺旋塔盘和用于煤气净化的装置进行具体描述。
参照图1a，为用于精洗涤塔(即次级煤气洗涤塔2)的圆周式组合螺旋塔盘10的局部纵剖图。在精洗涤塔2的上部一侧设置贯穿次级煤气洗涤塔2的塔壁22的喷雾柱入口管道202，其与次级煤气洗涤塔2的塔壁22基本上垂直并在塔壁22外部具有喷雾柱入口204。
喷雾柱入口管道202的喷雾柱入口204与来自超声波雾化混合器80的蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液管线相连。
喷雾柱入口管道202进入精洗涤塔2后，于大致中轴线处与喷雾柱206基本上垂直连接。
喷雾柱206均匀开有多个小喷雾孔208，其直径为0.2～10mm。更优选，喷雾孔208的直径为2～8mm。进一步优选，喷雾柱206的多个喷雾孔208的直径为3～6mm，最好为3～5mm。
喷雾柱206上设置有螺旋塔盘主体102，螺旋塔盘主体102的外侧紧邻精洗涤塔2的内壁22，其内侧绕喷雾柱206盘旋而上。螺旋塔盘主体102的下端边缘104不封闭喷雾柱206的下端。喷雾柱206向下延伸超过螺旋塔盘主体102的下端，并在喷雾柱206向下延伸超过螺旋塔盘主体下端的侧壁和下端底面上均设置有多个喷雾孔208。
参照图1b，为用于粗洗涤塔(即初级煤气洗涤塔1)的圆周式组合螺旋塔盘10的局部纵剖图。其中螺旋塔盘主体102的下端边缘104封闭喷雾柱206的下端。
参照图1c，为用于精洗涤塔(即次级煤气洗涤塔2)包括液相分布器和圆周式组合泡罩塔板的圆周式组合螺旋塔盘10的局部纵剖图。
在螺旋塔盘主体102的下方设置有液相分布器30，液相分布器与精洗涤塔内壁22之间具有一定间隔，液相分布器30下还设置有圆周式组合泡罩塔板50，相分布器30和圆周式组合泡罩塔板50之间的一段喷雾柱206没有设置小喷雾孔；喷雾柱贯穿圆周式组合泡罩塔板50中心向下延伸一段距离，圆周式组合泡罩塔板下面的一段喷雾柱侧面和下端底面都均匀开有小喷雾孔208。
参照附图2a，本发明的液相分布器30进一步包括：
环形液相分配盘302，环绕喷雾柱206设置，为呈一定宽度的环形凹槽；
多个导液槽304，均匀设置在环形液相分配盘302的外侧，其侧壁(即垂直壁)305高于环形液相分配盘302的侧壁(即垂直壁)308并与环形液相分配盘302液体连通；以及
多个布液口306，分别设置于多个导液槽304的每一个远离环形液相分配盘302的一端，并与煤气洗涤塔的内壁之间具有一定间隙。
多个导液槽304与多个布液口306可以分别均匀设置为四个、六个或八个，或其他数目的布液口，多个布液口306设置为喇叭形，具有凸缘307。当然，多个布液口306也可以设置为其他使布液口扩展的形状。
图2a中导液槽304与布液口306分别设置为四个。其中螺旋塔盘主体102的下端边缘104位于其中一个导液槽304与喇叭形布液口306的上方，其中导液槽304、布液口306和最外层弧形泡罩的数目相同。多个喇叭形布液口306的每一个对应设置在圆周式组合泡罩塔板50的三层弧形泡罩506的最外层弧形泡罩的每一段大致中间位置的正上方，这样洗涤水落到弧形泡罩的外沿后即可沿着弧形泡罩两侧向着两段弧形泡罩之间的间隔处流动，之后洗涤水在由两段弧形泡罩之间的间隔处流向下一层弧形泡罩的中间位置，从而延长了洗涤水的流程。
参照附图4和图2a、2c，蒸汽冷凝液或脱盐水由螺旋塔盘主体102的下端边缘104向下落到处于其下方的液相分布器的其中一个导液槽304中，导液槽中的洗涤水再流到位置较低的液相分配盘302内，再由环形的液相分配盘302将洗涤水分配到其他三个导液槽304中，洗涤水再由导液槽302通过几个喇叭形的布液口306排出。
参照附图3a和3b，本发明的圆周式组合泡罩塔板50进一步包括：
降液通道502，围绕喷雾柱206设置，并与喷雾柱206之间具有间隙；
多个圆型泡罩504，均匀设置在降液通道502的外围；以及
至少两层弧形泡罩506，围绕多个圆型泡罩504设置，至少两层弧形泡罩506的每一层为均匀间隔开的环形，且至少两层弧形泡罩506的相邻层的弧形泡罩506交错设置；
其中，多个圆型泡罩504与至少两层弧形泡罩506内均设置有升气孔508，且至少两层弧形泡罩506的泡罩上均匀设置有多个排气孔510。
图中3a中的弧形泡罩506可以为两层、三层或四层，优选三层；且每一层的弧形泡罩可以为四个、六个或八个，优选四个。相应地，至少两层弧形泡罩506的相邻两层弧形泡罩506之间分别错开大约45°、30°或22.5°。
再次参见附图2～4，由导液槽302通过四个喇叭形布液口306排出的洗涤水再下落到圆周式组合泡罩塔板50上的外围，弧形泡罩506为外三层环形，每相邻两层弧形泡罩间留有空间且错开45°；同一层中两个相邻的弧形泡罩之间也有间隔。这样洗涤水在弧形泡罩之间迂回流动，使其流程变长，使得洗涤水在该塔盘上的停留时间和吸收时间加长，从而使得用较少量的液体可以吸收煤气中更多的杂质。
为了能使洗涤水较均匀地流到下降液通道502，圆周式组合泡罩塔板50内层设置为圆型泡罩504。洗涤水从降液通道502流下时，遇到喷出的蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液，洗涤水被吹散落下，同时有部分洗涤水由泡罩内的升气孔508落下，煤气由弧形泡罩504上均匀设置的多个排气孔510向上溢出，这样蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液和散落的洗涤液同时对煤气进行洗涤，使得凝聚的尘粒很快落下，减少进入上层塔盘的煤气含尘量，而且此时煤气含尘量已经很低了，因此不会有煤气粉尘堵塞泡罩的情况发生。
洗涤塔2的灰水循环泵230的入口设置在水浴280上部同时又低于液面250，使得处于较上部的固体颗粒少且较干净的灰水充分获得循环利用，其排出水流232分为以下几路流股：如去往初级洗涤塔1的喷淋柱206作为喷淋水，去往一级旋风分离器7作为除尘洗涤水，去往混合雾化器80作为雾化用水，去往煤气化炉作为激冷水和去往二级旋风分离器9作为除尘洗涤水。
参照附图5，粗煤气首先经粗煤气进口702进入一级旋风分离器7，经过旋风分离，从其顶部设置的煤气出口704排出后，再由初级洗涤塔1的下降管16进入初级洗涤塔1，煤气向上经由初级洗涤塔1内部设置的如附图1b所示出的圆周式螺旋塔盘10的螺旋塔盘主体102盘旋向上，从初级洗涤塔1顶部设置的煤气出口110排出。其中，初级洗涤塔1内部设置的螺旋塔盘主体102的下端将喷雾柱206的下端封闭。
如图5所示，初级洗涤塔1内部设置的螺旋塔盘主体102的下方分层设置两层灰水雾化液喷淋器13，每层均匀对称分布有四个喷淋器，灰水雾化液滴从喷淋器喷出，对煤气进行增湿除尘。
从初级洗涤塔1顶部设置的煤气出口110排出的煤气接着进入二级旋风分离器9的煤气进口902，煤气经过二级旋风分离器9的旋风除尘除沫后，煤气从其上部设置的煤气出口904排出。
再次参照附图4和5，煤气进入精洗涤塔(次级洗涤塔2)底部设置的初除尘煤气入口管26的入口，然后向上经过气体分布器60，接着煤气继续向上经过水浴280后再穿过如附图1c所示出的圆周式螺旋塔盘10的组合泡罩塔板50和螺旋塔盘30，再经由次级洗涤塔2内部设置的圆周式螺旋塔盘10的螺旋塔盘主体102盘旋向上与由喷雾柱206喷出的水雾和从螺旋塔盘主体102上流下的水接触洗涤，经洗涤的煤气再向上经由四层固阀塔盘225和组合式除沫器290，最后从次级洗涤塔2顶部设置的净化煤气出口210排出，送入后系统。
具体而言，经过初级洗涤后的煤气进入精洗涤塔2进行精洗涤，离开水浴280以后煤气进入组合式螺旋塔盘10的洗涤过程及其具有的优点如下：
煤气由下而上：煤气离开气体分布器60后，上升穿出液面250，再迂回穿过两层塔盘265与来自黑水处理系统的净化后高压灰水270逆流接触除尘，接着穿过一蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液的喷雾区276，然后进入圆周式组合泡罩塔板50。
如图4所示，煤气从圆周式组合泡罩塔板50的狭窄的升气孔508向上升，部分洗涤水由狭窄的升气孔508往下降，两者紧密接触，逆流除尘。煤气接着沿喷雾柱206的螺旋塔盘主体102向上升，蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液从喷雾柱206喷出，同时蒸汽冷凝液或脱盐水顺着螺旋塔盘主体102与煤气相向流下，从而除去煤气中夹带的雾沫和尘粒团。
煤气再继续上升经过四层塔盘225而与蒸汽冷凝液或脱盐水逆流接触，从而进一步除去煤气中夹带的雾沫；再然后，煤气经过由凹型导流式丝网除沫器292和板翅式雾沫夹带分离器294构成的组合式除沫器290，进一步除去雾沫，即可获得含尘量非常低的无尘煤气。
经过以上一系列的洗涤，除去本来含尘量就很低的煤气中的细微尘粒，使得煤气的含尘量降低到非常低的水平，组合式除沫器290堵塞情况将大大降低。
与中国专利200810018399.0不同，本发明方法中的上层塔盘225的洗涤液均用蒸汽冷凝液或脱盐水，对于单套6.5MPa、产有效气(CO+H2)为106,000NM3/h的气化炉而言其用量较小，大约为5～60t/h，从而保证了煤气洗涤的质量，防止低含尘的高速煤气重新夹带含有杂质的脏水雾沫。然后煤气经过由凹型导流式丝网除沫器292和板翅式雾沫夹带分离器294构成的组合式除沫器290，进一步除去雾沫，即可获得含尘量非常低的无尘煤气。
如图4所示，精洗涤塔2的顶部为煤气出口210，无尘洁净煤气由此去往后系统(如甲醇变换、低温甲醇洗等系统)；精洗涤塔2自上向下设置有板翅式雾沫夹带分离器292和凹型导流式丝网除沫器294，接下来分别设置有塔侧面蒸汽冷凝液或脱盐水入口232、若干层固阀塔盘225(煤气经过例如四层塔盘225与蒸汽冷凝液或脱盐水逆流而上、除去煤气中夹带的雾沫)、喷雾柱206；蒸汽冷凝液或脱盐水先与来自后系统的压缩无尘洁净煤气进入混合雾化器80雾化成为蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液小液滴，然后进入喷雾柱206在狭窄的塔盘10的空间内喷出高密度水雾，此时煤气继续沿着螺旋塔盘主体102螺旋向上，喷出的高密度水雾和煤气为近似垂直运动，这样蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液小液滴一旦喷到为数不多的细微尘粒，便会马上与后续喷出的蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液小液滴或细微尘粒凝聚、落下，随后被沿着螺旋塔盘螺旋而下的蒸汽冷凝液或脱盐水冲下，达到精除尘的作用。
又如附图1c、附图4、附图2a-2c和附图3a-3b所示，接着蒸汽冷凝液或脱盐水由螺旋塔盘边缘向下落到正处于下方的液相分布器的其中一个导液槽304中，导液槽中的洗涤水再流到位置较低的液相分配盘302内，再由液相分配盘将洗涤水分配到其他三个导液槽304中，洗涤水再由导液槽通过喇叭形的布液口(落液口)306落到圆周式组合泡罩塔板50上的外围，弧形泡罩506为外三层环形，每相邻两层弧形泡罩间留有空间且错开45°，其中；同一层中两相邻的弧形泡罩之间也有间隔，这样洗涤水在弧形泡罩间迂回流动，其流程变长，使得洗涤水在该塔盘上停留时间和吸收时间加长，从而使得用不多的液体吸收到煤气中更多的杂质；为了能使洗涤水较均匀地流到下降液通道502，内层设置为圆型泡罩504。洗涤水从降液通道502流下时，遇到喷出的蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液，洗涤水被吹散落下，同时有部分洗涤水由泡罩内的升气孔508落下，这样蒸汽冷凝液雾化液或脱盐水雾化液和散落的洗涤液在伸出组合泡罩塔板喷雾柱的周围空间形成高密度密集的液滴对煤气进行洗涤，使得凝聚的尘粒很快落下，极大地减少了进入上层塔盘的煤气含尘量，而且此时的煤气含尘量已经很低，因此不会有煤气粉尘堵塞泡罩的情况发生。洗涤塔灰水循环泵的入口设置在水浴上部同时又低于液面，使较为上部固体颗粒少较为干净的灰水充分获得循环利用，其出水有下面几路：去往初洗涤塔喷淋柱1作为喷淋水，去往一级旋风分离器7作为除尘洗涤水，去往混合雾化器80作为雾化用水，去往煤气化炉作为激冷水和去往二级旋风分离器9作为除尘洗涤水。
在另一实施方式中，本发明提供了一种本发明的圆周式螺旋塔盘在以煤、石油焦、生物质、和/或可燃工业废弃物为原料的加压气化生产的煤气的净化中的应用。
在又一实施方式中，本发明提供了一种本发明的用于煤气净化的装置在以煤、石油焦、生物质、和/或可燃工业废弃物为原料的加压气化生产的煤气的净化中的应用。
尽管本发明的各种实施方式已经通过具体实施方式在上下文中进行了描述，但是本发明并不仅限于此。因此，以上的描述不应该当作是本发明范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求进行限定。本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的精神的情况下可以对本发明做出各种改变和变更，其都将落入本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种用于煤气洗涤塔(1，2)的圆周式螺旋塔盘(10)，其特征在于，包括：
喷雾柱入口管道(202)，设置在所述煤气洗涤塔(1，2)上部一侧并与所述煤气洗涤塔(1，2)的塔壁(12，22)基本上垂直，所述喷雾柱入口管道(202)进一步包括延伸出所述煤气洗涤塔(1，2)塔壁外侧的喷雾柱入口(204)；
喷雾柱(206)，所述喷雾柱(206)与所述喷雾柱入口管道(202)在所述煤气洗涤塔(1，2)的大致中心处基本上垂直连接，并且在所述喷雾柱(206)的四周均匀分布有多个喷雾孔(208)；以及
螺旋塔盘主体(102)，所述螺旋塔盘主体(102)的内侧由其下端边缘(104)起始环绕所述喷雾柱(206)的外侧向上盘旋设置，其外侧与所述煤气洗涤塔(1，2)的内壁(12，22)接合。
2.根据权利要求1所述的圆周式螺旋塔盘(10)，其中所述喷雾柱(206)的所述多个喷雾孔(208)的直径为0.2～10mm。
3.根据权利要求1或2所述的圆周式螺旋塔盘(10)，其中所述螺旋塔盘主体(102)的下端将所述喷雾柱(206)的下端封闭。
4.根据权利要求1或2所述的圆周式螺旋塔盘(10)，其中所述喷雾柱(206)向下延伸超过所述螺旋塔盘主体(102)的下端，并在所述喷雾柱(206)向下延伸超过所述螺旋塔盘主体下端的侧壁和下端底面上均设置有多个喷雾孔(208)。
5.根据权利要求4所述的圆周式螺旋塔盘(10)，进一步包括：
液相分布器(30)，在所述螺旋塔盘主体(102)的下方环绕所述喷雾柱(206)设置，所述液相分布器(30)与所述煤气洗涤塔(2)的内壁(22)设置有一定间隔；以及
圆周式组合泡罩塔板(50)，设置在所述液相分布器(30)下方并环绕所述喷雾柱(206)；
其中，所述喷雾柱(206)向下延伸穿过所述液相分布器(30)与所述圆周式组合泡罩塔板(50)的中心部一段距离，并且在所述液相分布器(30)与所述圆周式组合泡罩塔板(50)之间的所述喷雾柱(206)未设置喷雾孔，而所述喷雾柱(206)向下延伸穿过所述圆周式组合泡罩塔板(50)中心部的一段喷雾柱均匀设置有多个喷雾孔(208)。
6.根据权利要求5所述的圆周式螺旋塔盘(10)，其中所述液相分布器(30)进一步包括：
环形液相分配盘(302)，环绕所述喷雾柱(206)设置，为呈一定宽度的环形凹槽；
多个导液槽(304)，均匀设置在所述环形液相分配盘(302)的外侧，其侧壁高于所述环形液相分配盘(302)的侧壁并与所述环形液相分配盘(302)液体连通；以及
多个布液口(306)，分别设置于每一个所述多个导液槽(304)远离所述环形液相分配盘(302)的一端，并与所述煤气洗涤塔(1，2)的内壁(12，22)之间具有一定间隙。
7.根据权利要求5所述的圆周式螺旋塔盘(10)，其中所述圆周式组合泡罩塔板(50)进一步包括：
降液通道(502)，围绕所述喷雾柱(206)设置，并与所述喷雾柱(206)之间具有间隙；
多个圆型泡罩(504)，均匀设置在所述降液通道(502)的外围；以及
至少两层弧形泡罩(506)，围绕所述多个圆型泡罩(504)设置，所述至少两层弧形泡罩(506)的每一层为均匀间隔开的环形，且所述至少两层弧形泡罩(506)的相邻层的弧形泡罩(506)交错设置；
其中，所述多个圆型泡罩(504)与所述至少两层弧形泡罩(506)内均设置有升气孔(508)，且所述至少两层弧形泡罩(506)的泡罩上均匀设置有多个排气孔(510)。
8.根据权利要求7所述的圆周式螺旋塔盘(10)，其中所述至少两层弧形泡罩(506)为三层弧形泡罩(506)，且所述至少两层弧形泡罩(506)的每一层的所述弧形泡罩为四个、六个或八个，相应地，所述至少两层弧形泡罩(506)的相邻两层弧形泡罩(506)之间分别错开大约45°、30°或22.5°。
9.根据权利要求6所述的圆周式螺旋塔盘(10)，其中所述多个导液槽(304)与所述多个布液口(306)分别设置为四个、六个或八个，所述多个布液口(306)设置为喇叭形；所述多个布液口(306)的每一个对应设置在所述圆周式组合泡罩塔板(50)的所述至少两层弧形泡罩(506)的最外层弧形泡罩的每一段大致中间位置的正上方，导液槽(304)、布液口(306)和最外层弧形泡罩的数目相同。
10.一种用于煤气净化的装置(1000)，其特征在于，包括，初级煤气洗涤塔(1)和次级煤气洗涤塔(2)，其中所述初级煤气洗涤塔(1)中设置有权利要求1-3任一项所述的圆周式螺旋塔盘(10)和位于所述圆周式螺旋塔盘下方的至少一层喷淋器(13)，并且其中所述至少一层喷淋器(13)对称设置有多个喷淋器，而所述次级煤气洗涤塔(2)中设置有权利要求4-9任一项所述的圆周式螺旋塔盘(10)。
11.根据权利要求10所述的用于煤气净化的装置(1000)，进一步包括：
一级旋风分离器(7)，设置有粗煤气进口(702)、煤气出口(704)、黑水出口(706)和洗涤水入口(708)；以及
二级旋风分离器(9)，设置有煤气进口(902)、煤气出口(904)、灰水出口(906)和洗涤水入口(908)；
其中，所述一级旋风分离器(7)的煤气出口(704)连接至所述初级煤气洗涤塔(1)的下降管(16)的入口，而所述二级旋风分离器(9)的煤气进口(902)与所述初级煤气洗涤塔(1)的煤气出口(110)连接，所述二级旋风分离器(9)的煤气出口(904)连接至所述次级煤气洗涤塔(2)的初除尘煤气入口管(26)的入口(262)。
12.根据权利要求11所述的用于煤气净化的装置(1000)，所述次级净化塔(2)在所述喷雾柱入口管道(202)的上方设置有多层固阀塔盘(225)，在所述多层固阀塔盘(225)的上方设置有组合式除沫器(290)。
13.根据权利要求12所述的用于煤气净化的装置(1000)，所述组合式除沫器(290)由凹型导流式丝网除沫器(292)和板翅式雾沫夹带分离器(294)构成。
14.根据权利要求1-9任一项所述的圆周式螺旋塔盘(10)或根据权利要求10-13任一项所述的用于煤气净化的装置(1000)在以煤、石油焦、生物质、和/或可燃工业废弃物为原料的加压气化生产的煤气的净化中的应用。
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2011
- 2011-10-21 CN CN201110323898.2A patent/CN103060017B/zh active Active
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